Există un număr mare de dispozitive și dispozitive diferite care vă permit să determinați temperatura. Unele dintre ele sunt folosite în viața de zi cu zi, unele - pentru diferite lucrări de cercetare fizică, procese de producție și alte industrii.
Un astfel de dispozitiv este un termocuplu. Principiul funcționării și schema acestui dispozitiv vom vedea în secțiunile următoare.
Baza fizică a termocuplului
Mecanismul de funcționare al unui termocuplu se bazează pe procesele fizice obișnuite. Pentru prima dată, efectul, pe baza căruia funcționează acest dispozitiv, a fost studiat de omul de știință german Thomas Seebeck.
Esența fenomenului, care deține principiul termocuplului, în viitor. Într-un circuit electronic închis, format din două conductori de diferite tipuri, atunci când este expus la o anumită temperatură a mediului, apare energia electrică.
Fluxul de electroni rezultat și temperatura medie care acționează asupra conductorilor sunt dependente liniar. Cu alte cuvinte, cu cât este mai mare temperatura, cu atât este mai mare curentul de electroni produs de termocuplu. Aceasta este baza principiului acțiunii termocuplului și a indicatorului de rezistență la temperatură.
În același timp, un contact termocuplu este în punctul în care este necesar să se determine temperatura, se numește "fierbinte". Al doilea contact, cu alte cuvinte - "rece", - în direcția opusă. Aplicația de măsurare a termocuplurilor este permisă numai în acest caz, când temperatura aerului din încăpere este mai mică decât la locul de măsurare.
O astfel de schemă scurtă a termocuplului, principiul acțiunii. Vom analiza tipurile de termocupluri din secțiunea următoare.
Tipuri de termocupluri
În fiecare ramură a industriei unde sunt necesare măsurători de temperatură, termocuplul este utilizat în principal. Dispozitivul și mecanismul de funcționare a diferitelor tipuri de unități sunt prezentate mai jos.
Crom-aluminiu termocupluri
Aceste circuite cu termocuplu sunt utilizate aproape întotdeauna pentru producerea de senzori și sonde diferite, care permit menținerea temperaturii în producția industrială sub control.
Caracteristicile lor distinctive pot fi numite costuri suficient de mici și o gamă largă de temperaturi măsurate. Ele vă permit să fixați temperatura de la -200 la +13000 grade Celsius.
Chromel-Copel termocupluri
Termocupluri termostatice
Această combinație de contacte într-un termocuplu nu este la fel de răspândită ca prima dintre soiurile luate în considerare. Mecanismul de funcționare al termocuplului este același, dar o compoziție similară sa dovedit perfect într-o atmosferă rară. Cel mai înalt nivel de temperatură măsurat nu trebuie să depășească +12500 grade Celsius.
Dar, dacă temperatura începe să crească de peste +7000 de grade, există pericolul încălcării preciziei măsurătorilor datorită configurației parametrilor fizico-chimici ai fierului. Există chiar și cazuri de coroziune a unui contact termocuplu de oțel în prezența apei vapori în aerul înconjurător.
Platină / termocuplă platină
Mai scumpe pentru a produce termocuplu. Principiul acțiunii este același, dar diferă de frații săi în măsurători de temperatură foarte măsurate și fiabile. Are o sensibilitate scăzută.
Domeniul principal de aplicare a acestor dispozitive este măsurarea temperaturilor ridicate.
Termocupluri de tungsten-reniu
De asemenea, folosit pentru a măsura temperaturile ultrahigh. Cea mai mare limită, care poate fi fixată cu această schemă, ajunge la 25 de mii de grade Celsius.
Aplicarea lor necesită respectarea anumitor criterii. Deci, în procesul de măsurare a temperaturii, este necesară curățarea completă a atmosferei înconjurătoare, care are un impact negativ asupra contactelor ca urmare a procesului de oxidare.
În acest scop, termocuplurile de tungsten-reniu sunt plasate, de obicei, în carcase de protecție, umplute cu un gaz inert, care le protejează elementele.
Mai sus, a fost examinat orice termocuplu existent, dispozitiv, mecanism de funcționare a acestuia în funcție de aliajele folosite. Acum vom vedea câteva trăsături constructive.
Design termocuplu
Există două tipuri principale de modele termocuplu.
Cu utilizarea unui strat izolator. Acest design al termocuplului anticipează izolarea stratului de lucru al dispozitivului de la curentul electronic. Un circuit similar permite utilizarea unui termocuplu în proces fără izolarea intrării de la sol.
Fără introducerea unui strat izolator. Astfel de termocupluri pot fi conectate numai la circuite de măsurare ale căror intrări nu au contact cu solul. Dacă această condiție nu este îndeplinită, dispozitivul va avea două circuite închise independente, în urma cărora citirile obținute cu un termocuplu nu vor corespunde realității.
Termocuplul de funcționare și aplicarea acestuia
Există o versiune separată a acestui dispozitiv, numită "difuzare". Principiul de funcționare a unui termocuplu funcționează în acest moment mai atent examinat.
Acest design este utilizat în principal pentru a determina temperatura țaglei metalice atunci când este prelucrată pe mașinile de strunjire, frezare și alte mașini similare.
Trebuie subliniat faptul că, în acest caz ar putea fi punerea în aplicare și termocuplu comun, dar în cazul în care procesul de producție solicită de control al temperaturii cea mai mare precizie, care rulează termocuplul este dificil de a supraestima.
Atunci când se folosește această metodă, elementele de contact sunt pre-sigilate în preformă. Cutter Apoi, în timpul prelucrării semifabricatelor, aceste contacte sunt expuse în mod constant sau alt instrument de lucru mașină, rezultând în joncțiune (care este elementul principal în timpul îndepărtării caracteristici de temperatură) pare a fi „de funcționare“ de contact.
Acest efect este folosit pretutindeni în industria prelucrării metalelor.
Caracteristicile tehnologice ale modelelor termocuplurilor
La fabricarea circuitului de lucru al unui termocuplu se realizează un vârf de două contacte de fier, care, după cum este de înțeles, sunt realizate din materiale diferite. Punctul de conectare se numește "joncțiune".
Trebuie subliniat faptul că nu este necesar să se facă această legătură cu un vârf. Este destul de ușor să răsuciți împreună două contacte. Dar această metodă de producție nu va avea un nivel suficient de fiabilitate, dar poate da și erori în îndepărtarea caracteristicilor de temperatură.
Dacă este necesară măsurarea temperaturilor ridicate, vârful metalic este înlocuit cu sudură. Acest lucru se datorează faptului că aproape întotdeauna lipirea utilizată în legătură are un punct de topire scăzut și este distrusă atunci când nivelul său este depășit.
Schemele, la fabricarea cărora sa utilizat sudarea, pot rezista unui spectru de temperatură mai larg. Și această metodă de conectare are deficiențele sale. Structura internă a metalului sub influența celei mai ridicate temperaturi în timpul procesului de sudare se poate modifica, ceea ce afectează calitatea datelor obținute.
În plus, este necesar să se țină sub control starea contactelor termocuplei în timpul funcționării sale. Deci, poate exista o schimbare în trăsăturile metalelor din sistem datorită impactului mediului brutal. Pot exista oxidare sau difuzie reciprocă a materialelor. Într-o situație similară, diagrama de funcționare a termocuplului trebuie schimbată.
Tipuri de joncțiuni termocuplu
Industria modernă produce mai multe modele care sunt utilizate în fabricarea termocuplilor:
cu joncțiune deschisă;
cu o joncțiune izolată;
cu joncțiune la pământ.
O caracteristică a termocuplilor cu o joncțiune deschisă este o rezistență slabă la influențele externe.
Următoarele două tipuri de construcții pot fi utilizate pentru a măsura temperaturile în medii brutale care au un efect distructiv asupra perechii de contacte.
În plus, în prezent, industria dezvoltă circuitele de producere a termocuplurilor pentru tehnologiile semiconductoare.
Eroare de măsurare
Corectitudinea caracteristicilor de temperatură obținute cu un termocuplu depinde de materialul din grupul de contact, precum și de cauzele exterioare. Acestea din urmă includ presiunea, fundalul radiațiilor sau alte condiții prealabile care pot afecta caracteristicile fizico-chimice ale metalelor din care sunt realizate contactele.
Eroarea de măsurare constă în următoarele componente:
eroare aleatorie cauzată de caracteristicile de fabricație a termocuplurilor;
eroarea cauzată de încălcarea regimului de temperatură al contactului "rece";
eroare, al cărei fundal a fost o interferență externă;
inexactitatea echipamentului de control.
Avantajele utilizării termocuplurilor
Avantajele utilizării unor dispozitive similare pentru controlul temperaturii, indiferent de zona de implementare, includ:
un lumen mare de caracteristici care pot fi fixate cu un termocuplu;
Pătrunderea termocuplei, care este implicată în mod specific în citirea datelor, poate fi localizată într-un contact specific cu punctul de măsurare;
un proces ușor de producere a termocuplurilor, rezistența și durabilitatea acestora.
Deficiențele măsurării temperaturii cu un termocuplu
Pentru imperfecțiunile introducerii termocuplurilor este necesar să se menționeze:
Necesitatea unei monitorizări constante a temperaturii contactului termocuplu "rece". Aceasta este o caracteristică distinctivă a designului dispozitivelor de măsurare, în care se află termocuplul. Principiul acestei scheme reduce domeniul de aplicare al acesteia. Acestea pot fi aplicate numai dacă temperatura ambiantă este mai mică decât temperatura din punctul de măsurare.
Încălcarea structurii interne a metalelor utilizate la fabricarea unui termocuplu. Faptul este că, ca urmare a mediului extern, contactele își pierd omogenitatea, ceea ce cauzează erori în indicele de temperatură obținut.
Există un pericol de expunere a undelor electrice la un termocuplu, proiectul cărora prevede un grup de contact lung. Acest lucru poate afecta, de asemenea, rezultatele măsurătorilor.
În unele cazuri, există o încălcare a relației liniare dintre curentul de electroni care apare în termocuplu și temperatura de la locul de măsurare. O situație similară necesită calibrarea echipamentelor de control.
concluzie
În ciuda deficiențelor existente, metoda de măsurare a temperaturii cu ajutorul termocuplurilor, care a fost inventată și testată pentru prima dată în secolul al XIX-lea, și-a găsit amploarea în toate ramurile industriei moderne.
În plus, există astfel de domenii de implementare, unde introducerea termocuplurilor este singura metodă de obținere a datelor de temperatură. Și după ce ați citit acest material, ați reușit să înțelegeți principiile principale ale muncii lor.